2.3简谐运动的回复力和能量专题复习（Word版含答案）

2.3简谐运动的回复力和能量专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，弹簧振子在B、C两点间做机械振动，O为平衡位置，A为间的一点，则（　　）
A．振子在位置B、C时的速度最大 B．振子从B向O运动时加速度逐渐增大
C．振子经过位置O时动能最大 D．振子每次经过位置A时速度都相等
2．关于简谐运动，下列说法正确的是（　　）
A．位移的方向总指向平衡位置
B．振幅是矢量，方向从平衡位置指向最大位移处
C．回复力实际上就是向心力
D．做简谐运动的物体，其频率固定，与振幅无关
3．一个质点做简谐运动，它的振动图象如图，则（ ）
A．图中的曲线部分是质点的运动轨迹
B．有向线段OA是质点在时间内的位移
C．有向线段OA在x轴的投影是质点在时间内的位移
D．有向线段段OA的斜率是质点在时刻的瞬时速率
4．如图甲所示，光滑水平杆上套着一个小球和一个弹簧，弹簧一端固定，另一端连接在小球上，忽略弹簧质量。小球以点O为平衡位置，在A、B两点之间做往复运动，取向右为正方向，小球的位移x随时间t的变化如图乙所示。下列说法中正确的是（　　）
A．t=0.5s时，小球在O点左侧5cm处
B．t=0.25s和t=0.75s时，小球的速度相同
C．t=0.25s和t=0.75s时，小球的加速度相同
D．t=0.5s到t=1.5s过程中，系统的势能在逐渐增加
5．为研究弹簧振动的运动规律，某同学将弹簧振子竖直悬挂，并在振子底端安装一支油性笔，油性笔可以在竖直放置的白板上记录弹簧振子的振动，t=0时刻使弹簧振子从最高点开始振动，同时使白板以速度v水平向左匀速运动，记录结果如图所示，y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标。则（　　）
A．此弹簧振子的振动为阻尼振动 B．此弹簧振子的振动周期为
C．此弹簧振子的振幅为y1-y2 D．此弹簧振子的振幅为
6．如图甲所示，金属小球用轻弹簧连接在固定的光滑斜面顶端．小球在斜面上做简谐运动，到达最高点时，弹簧处于原长．取沿斜面向上为正方向，小球的振动图像如图乙所示．则
A．弹簧的最大伸长量为4m
B．t=0.2s时，弹簧的弹性势能最大
C．t=0.2s到t=0.6s内，小球的重力势能逐渐减小
D．t=0到t=0.4s内，回复力的冲量为零
7．振动物体偏离平衡位置后，所受到的使它回到平衡位置的力，叫回复力，关于简谐运动的回复力，下列说法正确的是（　　）
A．可以是恒力
B．可以是方向不变而大小变化的力
C．可以是大小不变而方向变化的力
D．一定是变力
8．如图所示，轻质弹簧下挂重为300N的物体A，伸长了3cm，再挂上重为200N的物体B时又伸长了2cm，弹簧均在弹性限度内若将连接A、B两物体的细绳烧断，使A在竖直面内做简谐运动，下列说法中正确的是（ ）
A．最大回复力为300N B．振幅为5cm
C．振幅为3cm D．最大回复力为200N
9．如图所示为某一简谐运动的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．振动质点的振幅为 2cm
B．振动质点在一个周期中的路程为 4cm
C．t =1s 时振动质点所受的加速度为正的最大
D．t =2s 时振动质点的速度为 0 ，加速度最大
10．如图所示，O是弹簧振子的平衡位置，小球在B、C之间做无摩擦的往复运动，则小球任意两次经过O点可能不同的物理量是（　　）
A．速度 B．位移 C．回复力 D．加速度
11．如图甲所示，弹簧振子以点为平衡位置，在光滑水平面上的、两点之间做简谐运动，、分居点的左右两侧的对称点。取水平向右为正方向，振子的位移随时间的变化如图乙所示的正弦曲线，下列说法正确的是（　　）
A．时，振子在点右侧处
B．振子和时的速度相同
C．时，振子的加速度方向水平向右
D．到的时间内，振子的加速度和速度都逐渐增大
12．如图所示，一升降机在箱底装有若干弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦力，则升降机在从弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中(　　)
A．升降机的速度不断减小
B．升降机的加速度不断变大
C．升降机的加速度最大值等于重力加速度值
D．升降机的加速度最大值大于重力加速度值
13．卡车在水平道路上行驶，货物随车厢底板上下振动而不脱离底板，设货物的振动为简谐运动，以向上的位移为正，其振动图像如图所示，在图像上取a、b、c、d四点，则下列说法中正确的是
A．a点对应的时刻货物对车厢底板的压力最小
B．b点对应的时刻货物对车厢底板的压力最大
C．c点对应的时刻货物对车厢底板的压力最小
D．d点对应的时刻货物对车厢底板的压力小于货物重力
14．关于简谐运动，下列说法正确的是（　　）
A．周期表示振动的强弱
B．振幅表示振动的快慢
C．位移减小时，加速度可能增大
D．位移方向可能和速度方向相同
15．理论表明：弹簧振子的振动周期，总机械能与振幅A的平方成正比，即，k为弹簧的劲度系数，m为振子的质量。如图所示，一劲度系数为k的轻弹簧一端固定，另一端连接着质量为m的物块，物块在光滑水平面上往复运动。当物块运动到最大位移为A的时刻，把另一质量也为m的物块轻放在其上，两个物块始终一起振动设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。放上质量也为m的物块后，下列说法正确的是（　　）
A．物块振动周期变为原来的2倍
B．两物块之间的动摩擦因数至少为
C．物块经过平衡位置时速度为
D．系统的振幅可能减小
二、填空题（共4题）
16．如图所示的弹簧振子，O为平衡位置，B、C为最大位移位置，以向右的方向为正方向，则振子从B运动到O的过程中，位移方向为________，大小逐渐________；回复力方向为________，大小逐渐________；振子速度方向为________，大小逐渐________；动能逐渐________；势能逐渐________。（均选填“正”“负”“增大”或“减小”）
17．图像信息
（1）可以确定某时刻质点离开平衡位置的___________。
（2）确定某时刻质点速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，若下一时刻位移增加，振动质点的速度方向就是远离t轴，若下一时刻位移减小，振动质点的速度方向就是指向t轴。
（3）比较不同时刻质点的动能、势能的大小。
18．一个质量的振子，拴在劲度系数的轻弹簧上做简谐运动时的图象如图所示。则振子的振幅________，频率________，振动中最大加速度________，出现在________时刻；振动中最大速度出现在________时刻。
19．如图所示，一质点在平衡位置O点两侧做简谐运动，在它从平衡位置出发向最大位移A处运动过程中，经第一次通过M点，再经第二次通过M点，此后还要经_____，它可以第三次通过M点，该质点振动的频率为__________.
三、综合题（共4题）
20．如图所示有一下端固定的轻弹簧，原长时上端位于O0点，质量为m的小物块P（可视为质点）与轻弹簧上端相连，且只能在竖直方向上运动。当物体静止时，物体下降到O1点，测得弹簧被压缩了x0。现用一外力将物体拉至O0点上方O2点，轻轻释放后，物块将开始做简谐运动，已知O0O2两点间距离x0，当地重力加速度为g。求：
(1)物块过O1点时的速度v1是多大？
(2)若物块达到O3点（图中没有标出）时，物块对弹簧的压力最大，则最大压力是重力的几倍？
(3)从O2点到O3点过程中弹性势能变化了多少？
21．弹簧振子在光滑水平面上以振幅A做简谐运动，质量为M的滑块上面放着质量为m的砝码，m随M一起做简谐运动，已知弹簧的劲度系数为k,试求：
（1）使砝码做简谐运动的回复力是什么？它和位移成正比的比例常数是多少？
（2）当滑块运动到振幅一半的位置时，砝码所受回复力有多大？
（3）当砝码与滑块的摩擦因数为μ时，则要使砝码与滑块不发生相对滑动的最大振幅为多少？
22．粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈细铁丝（忽略细铁丝的直径），竖直浮在较大的装有水的杯中（如图）。把木筷往下按下一段距离x后放手，木筷就在水中上下振动（水的密度为，重力加速度为g，木筷的横截面积为S）。忽略运动阻力，试证明木筷在水中的运动为简谐运动。
23．一质点沿x轴做简谐运动，其振动图像如图所示，试在图中标出A、C、F对应时刻的速度方向，在B、D、E对应时刻的加速度方向.
( )
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．D
3．C
4．C
5．D
6．C
7．D
8．D
9．B
10．A
11．C
12．C
13．A
14．D
15．B
16． 正 减小 负 减小 负 增大 增大 减小
17．位移
18．
19． 0.7s 1.25Hz
20．(1)2；(2)3倍；(3)4mgx0
21．（1） (2) (3)
22．
如图所示
证明：取向下为正方向，将木筷往下按x之前
按下x后
令
则有
所以，木筷在水中的运动为简谐运动。
23．
答案第1页，共2页